KR20210099711A - 고유동 채움재 조성물 - Google Patents

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KR20210099711A
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강혜주
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Abstract

본 발명은 자기충진, 자기다짐, 자기수평 등의 기능성을 갖고, 무다짐 공법으로 시공이 가능하며, 시공 후에 다시 파헤쳐 재시공이 가능한 고유동 채움재 조성물에 관한 것으로 구체적으로, 결합재 100 중량부에 대하여, 레드머드 슬러리 10 ~ 1000 중량부, 충진재 10 ~ 1000 중량부, 물 10 ~ 500 중량부를 포함하는 고유동 채움재 조성물에 관한 것이다.

Description

고유동 채움재 조성물{THE FILLING MATERIAL COMPOSITION WITH HIGH-FLUIDITY}
본 발명은 고유동 채움재 조성물에 관한 것으로서, 무다짐공법으로 시공될 수 있도록 자기충진, 자기다짐, 자기수평 등의 기능성을 갖는 고유동 채움재 조성물에 관한 것이다.
환경부의 하수도 통계에 의하면 연도별 하수관로 설치 연장은 매년 증가하고 있으며, 하수관의 설치에 비례하여　채움재의 시공량 역시 점진적으로 증가할 것으로 판단된다. 또한 최근 우리나라 곳곳에서 발생하여 사회적으로 큰 이슈가 되고 있는 지반함몰은 대부분 인공적 지반함몰이다. 인공적 지반함몰은 보통 하수도, 상수도 전력구, 통신구 등의 지중매설관의 노후, 접합 불량으로 인한 누수에 의하여 일어나거나, 지하구조물 시공 시 부적합한 시공법의 선택 또는 관리 부실로 인한 지하수의 유입으로 지중 공동이 발생되어 발생하는 것으로 알려져 있다.
지반함몰은 지중매설관의 손상이 지반함몰 발생빈도와 매우 밀접한 연관성을 갖는 것으로 알려지고 있다. 이처럼 지중매설관의 손상은 지반함몰 발생을 일으키기 때문에, 관종에 따른 특성을 파악한 뒤 사용목적과 설치 위치에 적합한 관종을 선택하는 것이 매우 중요하다. 하수도관은 콘크리트관(흄관, VR관, PC관 등)이 주로 사용된다. 하수관의 상부에 손상이 생기면 지중의 우수 또는 지하수가 토사와 함께 관 내로 흘러 들어오면서 토사유실이 발생된다. 지속된 토사유실로 인해 발생된 지중 공동이 상부로 확장되어, 상부지반의 자중을 버티지 못하고 가라앉는 현상이 지중매설관의 상부 손상에 의해 공동이 발생한다. 하수관을 비롯한 지중매설관의 불량, 손상의 원인으로 시공 부주의가 가장 많다. 시공 시의 부주의는 매설관 이음새의 연결불량, 기타 공사로 인한 파손 등 매우 다양하게 발생되며 이중　채움재의 다짐부족, 밀실성 저하 등이 가장 큰 요인 중 하나이다.
현재 하수관용 뒷채움 작업은 대부분 모래나 토사를 사용한 다짐공법이 적용되고 있으나, 도심 하수관의 경우 주거지역내 협소한 공간, 지장물이 인접한 지역에 매설되어 있어 하수관 신설 및 보수를 위한 굴착 시 소규모 작업공간 및 인접한 다양한 지장물로 인해 사실상 효율적인 기계 다짐이 불가능하다. 또한, 인접지반과 구조물의 영향으로 다짐효율이 크게 저하되어 매설 하수관 지반의 부등침하 발생, 관 손상에 따른 하수 유출에 따른　채움재　유실 그리고 상기와 같은 원인들로 인한 도로함몰 발생이 주요 원인으로 작용하고 있다.
따라서 최근 미국 및 일본을 중심으로 기존 토사 및 모래를 이용한 다짐공법의 문제점을 해소하기 위하여 시멘트, 흙, 물로 구성된 유동성　채움재(Controlled Low Strength Material, CLSM)에 대한 기술개발 및 실용화가 활발히 진행되고 있으나 국내의 경우는 상대적으로 미진한 실정이다.
그리고 하수관 등 지중매설관용 유동성　채움재의 경우 매설관에 작용하는 토압의 경감과 관에 작용하는 부력을 절감시키기 위한 경량화 기술과　채움재　제조 시 산업부산물 등을 적극적으로 활용하여 경제성을 확보할 수 있는 제조기술개발이 절실한 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-1583257호(2016.01.12)
본 발명의 일 과제는 전술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 무다짐공법으로 시공될 수 있도록 자기충진, 자기다짐, 자기수평 등의 기능성을 갖는 고유동 채움재를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 채움재 시공 후, 다시 파헤쳐 재 이용할 수 있는 고유동 채움재 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 채움재 제조에 소요되는 비용을 절감할 수 있으며, 산업 폐기물인 레드머드를 재활용할 수 있는 고유동 채움재 조성물을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양태는 결합재 100 중량부에 대하여, 레드머드 슬러리 10 ~ 1000 중량부, 충진재 10 ~ 1000 중량부, 물 10 ~ 500 중량부를 포함하는 고유동 채움재 조성물을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양태로서, 상기 결합재는 시멘트 및 혼화재에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 일 양태로서, 상기 혼화재는 고로슬래그, 제강슬래그, 석탄가스화 복합발전 슬래그, 플라이애시, 실리카퓸, 고칼슘플라이애시 및 천연포졸란 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 일 양태로서 상기 결합재는 이오노머 0.1 ~ 5 중량부를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태로서 상기 레드머드 슬러리는 25 ℃에서 측정된 점도가 1,000 ~ 40,000 cps이고, 하기 식 1에 따른 침전지수가 10 % 이하인 것일 수 있다.
[식 1]
Figure pat00001
(상기 식 1에서 n은 7 ~ 28에서 선택된다.)
본 발명의 일 양태로서 상기 충진재는 바텀애시, 천연골재, 재생골재, 천연흙, 인공흙 또는 공기 에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태로서 상기 채움재 조성물은 칼슘설포알루미네이트 및 반응 활성 촉진제에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태로서 상기 반응 활성 촉진제는 CaSO4, CaO 및 Ca(OH)2 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 고유동 채움재 조성물은 자기충진, 자기다짐, 자기수평 등의 기능성을 가짐으로써 무다짐공법으로 시공될 수 있어, 시공이 단순한 효과가 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 고유동 채움재 조성물은 시공 이후에 다시 파헤쳐 재이용할 수 있는 효과가 있다. 또한, 산업 폐기물로 배출되는 레드머드를 활용하여 환경오염을 방지하고, 산업 폐기물 처리에 소요되는 시간 및 비용을 절감하여 경제적인 효과가 있으며, 채움재로 이용되어 지반함몰을 방지할 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 포함한 구체예 또는 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 구체예 또는 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.
또한 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본 발명에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 구체예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명에서는 자기충진, 자기다짐, 자기수평 등의 기능이 우수하여 무다짐 공법으로 간단하게 시공될 수 있는 고유동 채움재 조성물을 제공할 수 있다. 또한, 채움재로 다짐 없이 시공 이후, 다시 손으로 파헤칠 수 있는 정도의 강도로, 재 시공이 용이하며, 재 이용이 가능한 고유동 채움재 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명은 결합재, 레드머드 슬러리, 충진재 및 물을 포함하여 지반함몰방지를 위한 고유동 채움재 조성물을 제공하는 것이다.
바람직하게 일예로서 본 발명은 결합재 100 중량부에 대하여, 레드머드 슬러리 10 ~ 1000 중량부, 충진재 10 ~ 1000 중량부, 물 10 ~ 500 중량부를 포함하는 고유동 채움재 조성물을 제공하는 것일 수 있다.
이하는 본 발명의 각 구성에 대하여 더욱 구체적으로 설명한다.
본 발명의 결합재는 시멘트, 혼화재 각각을 단독으로 사용할 수도 있고, 상기 시멘트와 혼화재의 혼합물을 사용할 수도 있다.
상기 시멘트로는 시판의 통상의 시멘트를 제한 없이 사용할 수 있고, 예를 들면, 포틀랜드 시멘트, 고로슬래그시멘트, 플라이애시시멘트 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.
상기 혼화재로는 고로슬래그, 제강슬래그, 석탄가스화 복합발전 슬래그, 플라이애시, 실리카퓸, 고칼슘플라이애시, 천연포졸란 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 시멘트와 혼화재의 혼합물은 상기 하나 또는 둘 이상의 시멘트에 상기 혼화재의 하나 또는 둘 이상이 혼합된 것일 수 있다.
상기 시멘트와 혼화재는 7 : 3 내지 1 : 1의 중량비로 혼합하여 사용할 수 있고 이에 제한되는 것은 아니나, 상기 중량비에서 우수한 압축강도를 구현할 수 있어 바람직하다.
또한 상기 혼화재의 입도는 0.3 내지 5 ㎜, 분말도는 4,000 ~ 10,000 ㎠/g일 수 있다. 상기 입도와 분말도 범위를 가지는 슬래그를 본 발명의 채움재 조성물로 포함 시에, 양생 후의 채움재의 강도가 감소되는 것을 막아 줄 수 있어 바람직하다.
상기 혼화재를 혼합한 시멘트를 사용한 채움재 조성물은 고로슬래그를 포함하지 않은 시멘트를 포함하는 채움재 조성물 보다 유동성이 높게 나타나고, 장기간에 걸쳐 강도가 점진적으로 증가하여 바람직하게 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 레드머드 슬러리에 대해 설명한다.
상기 레드머드 슬러리는 레드머드를 포함하는 슬러리면 제한되지는 않으나, 상기 레드머드 슬러리는 25 ℃에서 측정된 점도가 1,000 ~ 40,000 cps이면서 동시에 하기 식 1에 따른 침전지수가 10 % 이하인 것을 포함하는 것일 수 있다. 이 범위를 만족함으로써, 본 발명의 고유동 채움재 조성물 제조 시 장기 저장안정성을 더욱 높이고, 결합재 및 충진재와의 혼화성이 더욱 향상되므로 바람직하다.
[식 1]
Figure pat00002
(상기 식 1에서 n은 7 ~ 28에서 선택되는 것일 수 있다.)
구체적으로 상기 침전지수를 만족하기 위한 레드머드 슬러리는 함수율 30 ~ 50 중량%의 레드머드 슬러지 100 중량부에 대하여, 물 20 ~ 100 중량부, 안정화제 0.01 ~ 5 중량부 및 소포제 0.01 ~ 5 중량부를 첨가하고, 교반하여 제조할 수 있고, 고형분 함량이 50 중량% 내지 95 중량%인 것일 수 있다.
상기 안정화제는 수분산성 폴리우레탄계 화합물, 셀룰로오스 에테르계 화합물 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있고, 예를 들면 HANKUCK LATICES사의 HIRESOL 시리즈, BASF사의 Rheovis PU 시리즈 등을 포함할 수 있다.
상기 소포제는 비이온성 계면활성제일 수 있고, 예를 들면 KPX사 NEORIN-430 등을 포함할 수 있다.
상기 레드머드 슬러리의 제조방법은 대한민국 등록특허공보 제 10-1812791호를 참고할 수 있다.
상기 레드머드 슬러리와 본 발명의 시멘트 및 슬러리가 혼합된 결합재, 충진재 및 물과 혼합되어 채움재 조성물을 제조할 경우, 놀라운 정도로 유동성이 우수하면서도 자기충진, 자기수평 효과가 향상되어 무다짐 공법으로 시공이 가능하며, 양생 후에도 재시공이 용이한 채움재를 제조할 수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하였다.
상기 레드머드는 상기 시멘트 및 슬래그가 혼합된 결합재를 포함하는 결합재 100 중량부에 대하여, 10 ~ 1000 중량부로 포함될 수 있고, 바람직하게는 10 ~ 800 중량부, 더욱 바람직하게는 15 ~ 600 중량부로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 시멘트 및 혼화재가 혼합된 결합재, 상기 특성의 레드머드 슬러리 및 충진재를 함께 사용하면, 분산성 및 혼련성을 더욱 향상시킬 수 있고 유동성이 증가되며 양생 후 재시공이 우수한 강도의 채움재 조성물이 제조된다.
본 발명의 고유동 채움재 조성물은 상기 레드머드를 포함함으로써, 붉은 계열의 색상을 띌 수 있는데, 이는 시공 이후, 재시공 시에 시공된 땅을 파헤쳤을 경우, 육안으로 식별이 가능하여, 재시공에 이점이 될 수 있다.
이하, 본 발명의 충진재에 대해 설명한다.
상기 충진재는 바텀애시, 천연골재, 재생골재 등의 골재, 천연흙, 인공흙 등의 흙 또는 공기(기포) 등에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다. 통상적으로 상기 골재는 입경이 1 내지 5 ㎜인 잔충진재 및 입경이 5 내지 100 ㎜인 굵은 충진재 중 어느 1종을 단독 사용하거나 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있고, 바람직하게는 입경이 1 내지 5 ㎜인 잔충진재를 포함하여 사용할 수 있다.
상기 골재의 종류로 잔골재는 해사, 강사, 규사, 부순모래, 부순자갈, 마사토, 슬래그충진재, 폐콘크리트 순환충진재, 폐아스팔트 순환충진재 등을 포함하고, 굵은 골재는 강자갈, 순환 굵은 충진재 등을 포함할 수 있고, 이에 제한되는 것은 아니나, 바람직하게는 흙, 바텀애시 등을 사용할 수 있다.
상기 충진재는 상기 결합재 100 중량부에 대하여, 10 ~ 1000 중량부로 포함될 수 있고, 바람직하게는 100 ~ 800 중량부로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 물은 일반적인 상수도, 지하수 등을 사용할 수 있고, 상기 결합재 100 중량부에 대하여 10 ~ 500 중량부, 바람직하게는 50 ~ 300 중량부로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기와 같은 조성을 포함하는 본 발명의 고유동 채움재 조성물은 플로우 값이 200 내지 250 ㎜의 범위를 만족함으로써, 파이프 등의 매설 후 채움 시공 시, 빈 공간 없이 채움이 가능하다. 또한 본 발명의 고유동 채움재 조성물은 시공 후, 7일 압축강도가 0.1 MPa 내지 1.0 MPa 이고, 28일 압축강도가 0.2 MPa 내지 1.4 MPa 인 것일 수 있고, 상기 압축강도 범위를 가질 수 있다. 상기의 압축강도를 가짐으로써, 시공 이후에도 급격한 압축강도의 변화를 가지지 않고, 일정한 범위로 유지되며, 기존에 시공되어 있던 채움재를 다시 파헤쳐 재시공할 수 있고, 이를 다시 채움재 조성물에 활용할 수 있어 자원 재생 측면에서 더욱 바람직하다.
또한, 상기 파 헤치는 것은 중장비로도 가능하고, 손으로도 가능한 정도의 강도로, 자연의 흙이 메워진 것과 유사하여, 재시공이 우수하여 더욱 바람직하다.
본 발명의 고유동 채움재 조성물은 이오노머를 더 포함할 수 있으며, 이오노머를 더 포함함으로써 결합재, 레드머드 슬러리 및 충진재의 혼련성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 이들 간의 결합성을 더욱 향상시켜 시공 시간을 더욱 단축시킬 수 있으며, 빈공간이 발생하지 않고 잘 메워지도록 시공을 할 수 있어 작업자의 시공 편의를 더욱 증진시킬 수 있다. 따라서 복잡한 구조의 하수관을 매설하기 위한 용도에도 적합하게 사용할 수 있다.
상기 이오노머는 에틸렌 공중합체가 카르복실산 또는 말레인산으로 개질된 것의 산부분이 양이온으로 중화된 것일 수 있다. 구체적으로 상기 이오노머는 바람직하게는 에틸렌-불포화 카르복실산 공중합체의 카르복실기의 적어도 일부를 금속 양이온으로 중화시켜서 얻어진 것이며, 상기 공중합체는 금속 양이온에 의하여 이온적으로 가교될 수 있다. 구체적으로, 이오노머 중의 카르복실산기는 적어도 부분적으로 또는 전체적으로 금속 양이온에 의하여 이온화될 수 있다.
상기 이오노머의 상업화된 예로는 DuPont사의 Surlyn 시리즈 등이 사용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 이오노머는 상기 결합재 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 5 중량부 더 포함할 수 있다.
상기 이오노머는 상기 결합재에 포함되어, 상기 레드머드 슬러리와 함께 사용되어 본 발명의 고유동 채움재 조성물의 흐름성 및 혼합성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 이오노머에 의하여 채움재 조성물간의 결합력이 더 증가될 수 있다. 또한, 본 발명의 이오노머는 고유동 채움재 조성물의 물성을 저하시키지 않으면서, 분산성을 향상시켜, 혼합이 더욱 잘 되도록 할 수 있다.
본 발명의 고유동 채움재는 칼슘설포알루미네이트(Calcium Sulfoaluminate, CSA)를 더 포함할 수 있다. 상기 칼슘설포알루미네이트를 포함하는 경우, 본 발명의 채움재가 시간에 따라 수축되지 않고, 채움재 조성물이 더욱 우수한 효과가 있다. 상기 칼슘설포알루미네이트의 함량은 제한되지는 않으나, 결합재 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 5 중량부로 포함될 수 있다.
본 발명의 고유동 채움재는 반응 활성 촉진제를 더 포함할 수 있다. 상기 반응 활성 촉진제를 더 포함함으로써 결합재의 수화반응 유도하여, 초기 강도를 더욱 증가시킬 수 있고, 구체적으로 CaSO4, CaO 및 Ca(OH)2 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 반응 활성 촉진제의 함량은 제한되지는 않으나, 결합재 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 5 중량부로 포함될 수 있다.
또한, 본 발명의 고유동 채움재는 혼화제를 더 포함할 수 있다. 상기 혼화제를 더 포함함으로써, 채움재 조성물의 자기 충진 및 수평성을 더욱 향상시킬 수 있고, 구체적으로 폴리카본산계 AE제, 나프탈렌계 유동화제 및 음이온계 계면활성제 중에서 선택되는 1종 이상을 단독 혹은 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 혼화제의 함량은 제한되지는 않으나, 결합재 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부로 포함될 수 있다.
이하 실시예 및 비교예를 바탕으로 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 의해 제한되는 것은 아니다.
[측정 방법]
1. 압축강도
ASTM D 4832 'Standard Test Method for Preparation and Testing of Controlled Low Strength Material(CLSM Test Cylinders)'에 준하여 실시하였다. 시험편은 높이와 지름의 비율이 2:1의 실린더 형태인 몰드를 사용하여 높이 100 mm, 지름 50 mm의 공시체를 제작하여 실험을 실시하였으며, 초기강도 검토를 위해서 재령 7일 일축압축강도를 평가하였다.
2. 흐름성(플로우)
ASTM D 6103 'Standard Test Method for Flow Consistency of Controlled Low Strength Material'에 준하여 평가를 수행하였다
[제조예]
1. 레드머드 슬러리
레드머드 슬러지(함수율 50%, 전남 영암군 대불공단에 위치하고 있는 KC 주식회사에서 발생된 것) 100 중량부에 대하여, 물 25 중량부, 안정화제로 HANKUCK LATICES사 HIRESOL 180을 0.14 중량부 및 소포제로 KPX사 NEORIN-430을 0.14 중량부 사용하고, 호모지나이저를 이용하여 4000 rpm으로 10분간 교반하여 균질화하여 레드머드 슬러리를 제조하였다.
제조된 레드머드 슬러리의 점도는 20,000 cps, 침전지수는 1.2 %, 고형분 함량은 50 % 이다.
[실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 5]
하기 표 1의 조성과 같이 혼합하여 채움재 조성물을 제조하였다.
　 조성
(단위:g)
결합재 충진재　 레드머드 슬러리* 물 이오노머* CSA CaSO4
시멘트* 고로슬래그* 종류 사용량　
실시예1 100 - 흙 500 500 300 - - -
실시예2 60 40 흙 500 500 300
실시예3 60 40 바텀애시 750 250 300 - - -
실시예4 60 40 바텀애시 500 500 300 - - -
실시예5 60 40 바텀애시 500 500 300 3 - -
실시예6 60 40 바텀애시 500 500 300 - 0.5 0.5
실시예7 60 40 바텀애시 500 500 300 3 0.5 0.5
실시예8 60 40 기포 25 125 150 - - -
비교예1 100 - 바텀애시 1000 - 300 - - -
비교예2 100 - - - 1000 300 - - -
비교예3 100 - 흙 1000 - 300 - - -
비교예4 100 - 바텀애시 500 500
(분말)		 300 - - -
비교예5 60 40 - - 1000 300 - - -
* 시멘트: 1종 보통 포틀랜드 시멘트
* 고로슬래그: 입도 5 ㎜, 분말도 5,000 ㎠/g
* 바텀애시 및 흙: 입도가 자갈분류 기준 4번 체(4.75 ㎜)를 통과하는 것
* 레드머드 슬러리: 제조예에서 제조된 점도 20,000 cps, 침전지수 1.2%, 고형분 함량 50중량%의 레드머드 슬러리
* 레드머드 분말: 제조예에서 사용한 것과 같은 레드머드 슬러지를 함수율 1%로 제조한 레드머드 분말
* 이오노머: 나트륨에 의하여 중화된 등급인 SURLYN 8140
상기 표 1과 같은 조성으로 제조한 채움재 조성물로 공시체를 제작하고, 이를 28일간 양생하여 측정한 압축강도 값을 하기 표 2에 나타내었다.
구분 압축강도(MPa) 플로우(mm)
7일 28일
실시예1 0.43 0.53 215
실시예2 0.31 0.58 225
실시예3 0.38 0.71 200
실시예4 0.41 0.74 225
실시예5 0.52 0.77 235
실시예6 0.77 1.00 225
실시예7 0.42 0.62 235
실시예8 0.18 0.25 223
비교예1 0.47 0.69 198
비교예2 0.97 1.55 240
비교예3 0.23 0.34 154
비교예4 1.54 1.96 83
비교예5 0.99 1.62 240
상기 표 2에서 알 수 있듯이, 실시예 1 내지 8의 플로우 값이 200 내지 235 ㎜의 범위의 우수한 유동성을 가지고, 전체적으로 큰 변화 없이 플로우 값이 일정하게 유지하는 것을 알 수 있었다. 또한, 본 발명의 레드머드 슬러리를 포함하는 실시예 4의 플로우 값이 레드머드 분말을 포함하는 비교예 4보다 플로우 값이 현저히 우수한 점을 알 수 있었다. 즉, 본 발명의 채움재 조성물은 레드머드 슬러리를 포함함으로써, 플로우 값이 증가하는 것을 알 수 있었다. 더욱이, 이오노머를 더 포함하는 실시예 5와 실시예 7에서는 실시예 4 보다 플로우 값이 더 우수한 점을 알 수 있었다. 즉, 본 발명의 채움재 조성물은 이오노머를 더 포함함으로써 플로우 값을 더 향상시킬 수 있는 것이다.
이와 같은 플로우 값은 본 발명의 채움재 조성물이 지하 구조물의 매립 시, 매립물과 채움재 사이의 빈 공간 없이 충진이 가능하여, 채움재로서의 우수한 기능을 구현할 수 있음을 의미하는 것이다.
또한, 표 2에서 시멘트와 슬래그가 혼합된 결합재, 레드머드 슬러리를 포함하는 실시예 1 내지 8의 7일 압축강도가 0.18 MPa 내지 0.77 MPa 로 나타났고, 28일 압축강도가 0.25 MPa 내지 1.00 MPa 의 범위로 7일 압축강도와 28일 압축강도의 범위가 유사하며, 이는 시간이 지나도 채움재 조성물이 강도의 변화가 크지 않고, 일정 범위로 유지됨으로써, 일반적인 흙과 같은 강도로 메움이 진행될 수 있음을 나타내는 것이다.
또한, 이는 본 발명의 고유동 채움재 조성물은 재시공 시에 고화된 흙채움재의 제거 및 재이용에 용이한 것을 나타내는 것으로, 본 발명의 고유동 채움재 조성물은 양생 이후에도 손으로 파헤칠 수 있을 정도의 강도를 가지는 것을 알 수 있다.
구체적으로 상기 범위의 압축 강도 및 플로우를 만족함으로써, 무다짐공법으로도 적용이 가능하고, 지반 매립시에 우수한 시공성을 가질 수 있으며, 양생 후의 채움재가 단단하여, 추가의 함몰 등의 문제를 발생하지 않을 정도의 강도를 구현하는 점을 알 수 있었다. 더욱이 본 발명의 고유동 채움재 조성물은 메움성이 우수하여, 빈 공간 없이 채움이 가능하고, 양생 이후에도 손으로 파헤칠 수 있을 정도의 강도를 가져, 그에 따른 재시공이 현저히 향상될 수 있는 것을 알 수 있었다.
또한, 본 발명의 고유동 채움재 조성물은 레드머드 슬러리를 사용함으로 인하여, 붉은 계열의 색상을 띌 수 있고, 이는 시공 이후, 재시공 시, 땅을 파헤쳤을 경우, 육안으로 식별이 가능하여, 재시공에 이점이 될 수 있다.
이상의 결과를 종합하면 본 발명의 고유동 채움재 조성물은 충진재의 일부를 상기 레드머드를 사용함으로써 산업폐기물로 발생되는 레드머드를 재활용 할 수 있고, 상기 레드머드 슬러리와 이오노머를 함께 사용하여, 플로우, 압축강도가 우수한 고유동 채움재 조성물로 적용 가능한 것을 알 수 있었다. 구체적으로, 본 발명의 고유동 채움재 조성물은 시공 후의 7일 압축강도가 0.1 MPa 내지 1.0 MPa, 27일 압축강도가 0.2 MPa 내지 1.4 MPa 를 만족하여, 매립되어 있던 채움재를 다시 파내어 재시공할 수 있어, 자원 재생의 측면에서도 넓게 적용될 수 있다.
또한, 상기 고유동 채움재 조성물은 무다짐공법으로 적용되는 데 적합하여, 신속한 시공성과 소음, 분진, 공해 등의 발생을 저감시켜 시공에 적용될 수 있다.

Claims (8)

  1. 결합재 100 중량부에 대하여, 레드머드 슬러리 10 ~ 1000 중량부, 충진재 10 ~ 1000 중량부, 물 10 ~ 500 중량부를 포함하는 고유동 채움재 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 결합재는 시멘트 및 혼화재에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 고유동 채움재 조성물.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 혼화재는 고로슬래그, 제강슬래그, 석탄가스화 복합발전 슬래그, 플라이애시, 실리카퓸, 고칼슘플라이애시 및 천연포졸란 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 고유동 채움재 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 결합재는 이오노머 0.1 ~ 5 중량부를 더 포함하는 고유동 채움재 조성물.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 레드머드 슬러리는 25 ℃에서 측정된 점도가 1,000 ~ 40,000 cps이고, 하기 식 1에 따른 침전지수가 10 % 이하인 고유동 채움재 조성물.
    [식 1]
    Figure pat00003

    (상기 식 1에서 n은 7 ~ 28에서 선택된다.)
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 충진재는 바텀애시, 천연골재, 재생골재, 천연흙, 인공흙 또는 공기 에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 더 포함하는 것인 고유동 채움재 조성물.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 채움재 조성물은 칼슘설포알루미네이트 및 반응 활성 촉진제에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 더 포함하는 것인 고유동 채움재 조성물.
  8. 제 8항에 있어서,
    상기 반응 활성 촉진제는 CaSO4, CaO 및 Ca(OH)2 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 고유동 채움재 조성물.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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